ansys梁?jiǎn)卧孛?/h1> 關(guān)注 創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys梁?jiǎn)卧孛娴囊曨l教程
HyperMesh+LS_dyna_簡(jiǎn)單截面（如矩形）懸臂梁_Beam積分梁單元ELFORM1
本期內(nèi)容講解利用1D梁?jiǎn)卧?/em>創(chuàng)建懸臂梁。共有三個(gè)視頻，第一個(gè)視頻講懸臂梁的創(chuàng)建，第二個(gè)視頻講輸出設(shè)置及求解計(jì)算，第三個(gè)視頻講后處理。單位系統(tǒng)為ton, mm, s。
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HyperMesh+LS_dyna_復(fù)雜工字型截面的懸臂梁_Beam合力梁單元ELFORM2
本期內(nèi)容講解利用1D梁?jiǎn)卧?/em>創(chuàng)建復(fù)雜工字型截面的懸臂梁。選用的梁?jiǎn)卧?/em>類型LS-DYNA中的ELFORM2，Belytschko-Schwer合力梁?jiǎn)卧?/em>。整個(gè)模型單位系統(tǒng)為ton, mm, s。
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ABAQUS任意梁單元截面的實(shí)現(xiàn)
課程主要內(nèi)容：分別采用矩形截面和箱型截面實(shí)現(xiàn)自定義梁?jiǎn)卧孛?/em>，并通過(guò)對(duì)彎曲應(yīng)力的分析，驗(yàn)證設(shè)置的正確性，僅適用彈性材料。
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ansys梁?jiǎn)卧孛娴膶?shí)例教程
ansys中梁?jiǎn)卧孛?/em>類型總共給了12種，如下圖
最后一種“ASEC”，即其他亞類，不需要形狀，只需輸入一些截面的數(shù)據(jù)即可。
ASEC類型有如下圖幾個(gè)參數(shù)：
如圖共有11種關(guān)于截面屬性的參數(shù)：A,Iyy, Iyz, Izz, Iw, J, CGy, CGz, SHy, SHz, TKz,
TKy
各個(gè)屬性所代表的參數(shù)的意義
A = Area of section 截面面積
Iyy = Moment of inertia about the y axis 對(duì)y軸的慣性矩
Iyz = Product of inertia 慣性積
Izz = Moment of inertia about the z axis z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
Iw = Warping constant 翹曲慣性矩
J = Torsional constant 扭轉(zhuǎn)常數(shù)
CGy = y coordinate of centroid y坐標(biāo)的重心
CGz = z coordinate of centroid z坐標(biāo)的重心
SHy = y coordinate of shear center y坐標(biāo)的剪切中心
SHz = z coordinate of shear center z坐標(biāo)的剪切中心
TKz = Thickness along Z axis (maximum height)沿Z軸厚度
TKy = Thickness along Y axis (maximum width)沿Y軸厚度
展開(kāi) ANSYS梁?jiǎn)卧?/em>自定義截面
梁?jiǎn)卧?/em>作為一種簡(jiǎn)單且高效的計(jì)算單元，在結(jié)構(gòu)分析尤其是建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。使用梁?jiǎn)卧?/em>可以避免將結(jié)構(gòu)中梁柱全部轉(zhuǎn)換為實(shí)體單元，從而降低了計(jì)算量，且梁?jiǎn)卧?/em>結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，求解精度也相對(duì)較高。在ANSYS中，梁?jiǎn)卧?/em>基本上可以分為線性單元和二次單元，二者之間計(jì)算理論不同，經(jīng)典的二次單元即BEAM189單元的積分點(diǎn)如下圖所示：
在ANSYS中可以為BEAM單元定義截面，其中大部分經(jīng)典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫(kù)中，但是經(jīng)典的梁?jiǎn)卧?/em>計(jì)算時(shí)截面方向分為四個(gè)單元，這對(duì)于一般計(jì)算來(lái)說(shuō)是足夠的，但如果需要仔細(xì)分析截面方向的內(nèi)力，可能就略顯的粗糙了。除此之外，鋼管混凝土、組合梁之類也都是異形梁截面，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)截面庫(kù)中的數(shù)據(jù)也沒(méi)什么用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題存在兩種解決方式，一種是使用ASEC自定義截面參數(shù)，這個(gè)命令不管截面如何，只需要給出截面相關(guān)的信息即可，截面的信息輸入如下圖所示：
至于這些截面的參數(shù)可以使用簡(jiǎn)單的截面計(jì)算工具得到，如果是鋼筋混凝土梁這種比較復(fù)雜的復(fù)合梁，那么需要使用Xtract之類的截面有限元軟件進(jìn)行計(jì)算。將截面信息填入。采用ASEC的截面輸入方式計(jì)算效率高，截面信息準(zhǔn)確的話，精度也不差，但缺點(diǎn)是不能輸出截面積分點(diǎn)和柵點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：
1.設(shè)定MESH200單元，建立截面幾何形狀；
2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數(shù)據(jù)；
3.建立計(jì)算幾何模型，讀取截面數(shù)據(jù)；
4.賦予模型截面，施加邊界條件計(jì)算；
5.后處理。
展開(kāi) ANSYS梁?jiǎn)卧?/em>自定義截面
梁?jiǎn)卧?/em>作為一種簡(jiǎn)單且高效的計(jì)算單元，在結(jié)構(gòu)分析尤其是建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。使用梁?jiǎn)卧?/em>可以避免將結(jié)構(gòu)中梁柱全部轉(zhuǎn)換為實(shí)體單元，從而降低了計(jì)算量，且梁?jiǎn)卧?/em>結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，求解精度也相對(duì)較高。在ANSYS中，梁?jiǎn)卧?/em>基本上可以分為線性單元和二次單元，二者之間計(jì)算理論不同，經(jīng)典的二次單元即BEAM189單元的積分點(diǎn)如下圖所示：
在ANSYS中可以為BEAM單元定義截面，其中大部分經(jīng)典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫(kù)中，但是經(jīng)典的梁?jiǎn)卧?/em>計(jì)算時(shí)截面方向分為四個(gè)單元，這對(duì)于一般計(jì)算來(lái)說(shuō)是足夠的，但如果需要仔細(xì)分析截面方向的內(nèi)力，可能就略顯的粗糙了。除此之外，鋼管混凝土、組合梁之類也都是異形梁截面，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)截面庫(kù)中的數(shù)據(jù)也沒(méi)什么用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題存在兩種解決方式，一種是使用ASEC自定義截面參數(shù)，這個(gè)命令不管截面如何，只需要給出截面相關(guān)的信息即可，截面的信息輸入如下圖所示：
至于這些截面的參數(shù)可以使用簡(jiǎn)單的截面計(jì)算工具得到，如果是鋼筋混凝土梁這種比較復(fù)雜的復(fù)合梁，那么需要使用Xtract之類的截面有限元軟件進(jìn)行計(jì)算。將截面信息填入。采用ASEC的截面輸入方式計(jì)算效率高，截面信息準(zhǔn)確的話，精度也不差，但缺點(diǎn)是不能輸出截面積分點(diǎn)和柵點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：
1.設(shè)定MESH200單元，建立截面幾何形狀；
2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數(shù)據(jù)；
3.建立計(jì)算幾何模型，讀取截面數(shù)據(jù)；
4.賦予模型截面，施加邊界條件計(jì)算；
5.后處理。
展開(kāi) 梁?jiǎn)卧?/em>作為一種簡(jiǎn)單且高效的計(jì)算單元，在結(jié)構(gòu)分析尤其是建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。使用梁?jiǎn)卧?/em>可以避免將結(jié)構(gòu)中梁柱全部轉(zhuǎn)換為實(shí)體單元，從而降低了計(jì)算量，且梁?jiǎn)卧?/em>結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，求解精度也相對(duì)較高。在ANSYS中，梁?jiǎn)卧?/em>基本上可以分為線性單元和二次單元，二者之間計(jì)算理論不同，經(jīng)典的二次單元即BEAM189單元的積分點(diǎn)如下圖所示：
在ANSYS中可以為BEAM單元定義截面，其中大部分經(jīng)典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫(kù)中，但是經(jīng)典的梁?jiǎn)卧?/em>計(jì)算時(shí)截面方向分為四個(gè)單元，這對(duì)于一般計(jì)算來(lái)說(shuō)是足夠的，但如果需要仔細(xì)分析截面方向的內(nèi)力，可能就略顯的粗糙了。除此之外，鋼管混凝土、組合梁之類也都是異形梁截面，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)截面庫(kù)中的數(shù)據(jù)也沒(méi)什么用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題存在兩種解決方式，一種是使用ASEC自定義截面參數(shù)，這個(gè)命令不管截面如何，只需要給出截面相關(guān)的信息即可，截面的信息輸入如下圖所示：
至于這些截面的參數(shù)可以使用簡(jiǎn)單的截面計(jì)算工具得到，如果是鋼筋混凝土梁這種比較復(fù)雜的復(fù)合梁，那么需要使用Xtract之類的截面有限元軟件進(jìn)行計(jì)算。將截面信息填入。采用ASEC的截面輸入方式計(jì)算效率高，截面信息準(zhǔn)確的話，精度也不差，但缺點(diǎn)是不能輸出截面積分點(diǎn)和柵點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：
1.設(shè)定MESH200單元，建立截面幾何形狀；
2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數(shù)據(jù)；
3.建立計(jì)算幾何模型，讀取截面數(shù)據(jù)；
4.賦予模型截面，施加邊界條件計(jì)算；
5.后處理。
展開(kāi) 開(kāi)篇點(diǎn)題，不說(shuō)廢話，直接給出生成梁?jiǎn)卧?/em>的手動(dòng)操作方式和模塊化命令流。
手動(dòng)操作
介紹一下標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)梁?jiǎn)卧孛?/em>特性，便于后續(xù)的梁?jiǎn)卧?/em>建模和仿真。
1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導(dǎo)入ACIS
3，定義單元，劃分網(wǎng)格
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,10 !設(shè)定網(wǎng)格尺寸，根據(jù)具體圖形尺寸進(jìn)行調(diào)整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網(wǎng)格單元
MSHKEY,0 !采用自由網(wǎng)格
AMESH,ALL !劃分網(wǎng)格
4，截面寫出-界面操作
section->beam->write
5，截面寫入-界面操作
section->beam->read->plot
模塊化命令流
! 模塊化寫出截面命令流
finish
/clear
/prep7
str1 = 'name'
~SATIN,'name','sat',,SURFACES,0
*get,a_count,area,,count ! 獲得面號(hào)
/facet,normal ! 面顯示正常
allsel
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,12 !設(shè)定網(wǎng)格尺寸，根據(jù)具體圖形尺寸進(jìn)行調(diào)整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網(wǎng)格單元
MSHKEY,0 !采用自由網(wǎng)格
AMESH,ALL !
展開(kāi) 
ansys梁?jiǎn)卧孛娴南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
ansys梁?jiǎn)卧孛娴淖钚聝?nèi)容
基于ansys apdl建立單元截面分層的材料參數(shù)
建立的截面，多少段，多少個(gè)自定義截面
開(kāi)篇點(diǎn)題，不說(shuō)廢話，直接給出生成梁?jiǎn)卧氖謩?dòng)操作方式和模塊化命令流。
手動(dòng)操作
介紹一下標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)梁?jiǎn)卧孛嫣匦裕阌诤罄m(xù)的梁?jiǎn)卧：头抡妗? 1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導(dǎo)入ACIS
3，定義單元，劃分網(wǎng)格
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
徐變是混凝土在長(zhǎng)期恒定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的時(shí)變不可逆變形，其發(fā)展規(guī)律呈現(xiàn)前期快速增長(zhǎng)、后期漸趨穩(wěn)定的特征。主要受應(yīng)力水平、材料配比、環(huán)境濕度、構(gòu)件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國(guó)內(nèi)規(guī)范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數(shù)法。徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
原因如下：
在ANSYS的梁?jiǎn)卧孛?/em>定義中，ANSYS默認(rèn)梁?jiǎn)卧行木€(單元坐標(biāo)系X軸)位于截面形心處，當(dāng)用戶用secplot繪制截面形狀時(shí)所出現(xiàn)的Centroid Y和Centroid Z即為截面形心相當(dāng)于截面定義原點(diǎn)的坐標(biāo)。如果兩個(gè)截面的這兩個(gè)坐標(biāo)不一致，就會(huì)出現(xiàn)類似上圖中的錯(cuò)位現(xiàn)象！
單元坐標(biāo)系X軸以截面形心位置為準(zhǔn)
那么截面原點(diǎn)位于哪個(gè)地方呢？
（原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載請(qǐng)說(shuō)明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎(chǔ)及在商用有限元軟件的實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)
（1） 基礎(chǔ)理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結(jié)合的方式將復(fù)雜繁瑣的結(jié)構(gòu)有限元理論通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的方式展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)深層次的學(xué)習(xí)有限元理論和商業(yè)軟件的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理。
有限元的理論發(fā)展了幾十年已經(jīng)相當(dāng)成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論
變截面梁?jiǎn)卧诠こ淘O(shè)計(jì)中經(jīng)常使用，例如建筑結(jié)構(gòu)中的懸挑梁就經(jīng)常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結(jié)構(gòu)如煙囪，旗桿等，變截面梁也極為常見(jiàn)。
在通用有限元abaqus中，實(shí)際上是存在變截面梁?jiǎn)卧模皇瞧涠x方式較為隱蔽而不易被發(fā)現(xiàn)，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁?jiǎn)卧亩x方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section
在《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁?jiǎn)卧?》中對(duì)比了梁?jiǎn)卧蛯?shí)體單元的結(jié)果，表明梁?jiǎn)卧?jì)算結(jié)果更容易接近理論計(jì)算值，且付出的計(jì)算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實(shí)例來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個(gè)F=100N的集中力，具體作用點(diǎn)是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁?jiǎn)卧蜌卧謩e計(jì)算該結(jié)構(gòu)工況下梁的變形梁，讀者可以自行計(jì)算嘗試并分析哪種結(jié)算結(jié)果更可靠
針對(duì)一個(gè)懸臂梁的固有頻率求解，本節(jié)課對(duì)采用梁?jiǎn)卧?shí)體單元和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
存在上圖尺寸的懸臂梁，分別采用三種方式計(jì)算該懸臂梁的第一階固有頻率。
1.理論計(jì)算
上式為計(jì)算懸臂梁的第一階固有頻率的計(jì)算公式，式中：
E：材料彈性模量-210000MPa
I：梁截面的慣性矩-2.6667mm^4
L：100mm
b:2mm
h:4mm
m:梁的質(zhì)量-7.85e
圖1
上圖為兩個(gè)1mm厚鈑金通過(guò)折彎形成的C型梁，通過(guò)焊接拼接在一起，兩個(gè)C型梁的截面方向均為開(kāi)口朝外，下面通過(guò)該實(shí)例詳述創(chuàng)建該梁?jiǎn)卧姆椒ā? 1.抽取梁截面
將CAD文件導(dǎo)入hypermesh后如圖1所示，然后按照?qǐng)D2進(jìn)入HyperBeam面板。
圖2
選擇solid section，切換到面選擇，選擇圖中梁的端面點(diǎn)擊create后成功提取梁的截面并自動(dòng)切換到
前文已經(jīng)通過(guò)《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-基本步驟1》系列詳細(xì)說(shuō)明了hypermesh與ansys聯(lián)合仿真時(shí)的基本過(guò)程，下面通過(guò)一列文章按照單元類型分別介紹不同單元類型的建模方法以及使用這些單元時(shí)需要注意的問(wèn)題，當(dāng)忽略這些問(wèn)題時(shí)往往會(huì)造成較大的誤差甚至錯(cuò)誤。
梁?jiǎn)卧?jiǎn)介
當(dāng)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方向尺寸明顯大于截面尺寸時(shí)（常常設(shè)定為10:1），我們可以將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為一維的梁?jiǎn)卧啾扔谌S的實(shí)體單元可以在保證求解精度的情況下大大降低計(jì)算量
